现代材料科学中，对材料形貌和功能的精确控制是发展智能材料和先进器件的关键挑战。这种调控能力不仅能拓展材料的多样性和适应性，更能解决从生物医学器件到柔性电子学及传感器等领域的应用难题。在众多结构类型中，环形结构因其高度对称性、机械稳定性和形状适应性而备受关注。微观尺度上，典型的微环谐振器利用光的环形传播路径实现了光子集成电路中的高效滤波和信号处理。然而，传统结晶方法难以可控地制备环形有机晶体，这严重制约了其在柔性光电子学中的应用。

针对这一挑战，张红雨教授课题组设计了一种有机化合物MBID（图1a），成功制备出具有优异机械柔性的晶体（图1b）。与传统的脆性有机晶体不同，MBID晶体在光刺激下可发生独特的光诱导剥离（图1d），最终形成柔性的环形有机微晶（图1f-i）。该研究不仅提供了一种可扩展、可控的环形有机晶体制备方法，更揭示了光机械后处理在先进功能材料设计中的广阔前景。

图1. MBID的化学结构（a）及其晶体在日光和紫外光下的照片（b）；MBID晶体的紫外-可见吸收和发射光谱（c）；MBID晶体的可逆弯曲和展开（d）；MBID晶体的应力-应变曲线（e）；在日光和紫外光下记录的弧形（f）和环形（h）微晶的摄影图像（f、h）； 弧形（g）和环形（i）微晶的可逆弯曲和展开实验（g、i）。

MBID晶体在紫外光照射下表现出独特的光响应行为（图2a）。光照初期，晶体快速向光源弯曲；持续照射时弯曲持续但速率减缓。80秒后发生分层，伴随剧烈振动和裂纹形成。分层后弯曲角度减小，表明内部应力释放，展现良好机械性能。MBID的光诱导剥离行为具有独特性（图2b），晶体在剥离后表面呈现出弧形晶体碎片和独特的环形微晶。

图2.通过紫外线照射晶体所产生的光诱导弯曲和剥离现象

光诱导分层制备的MBID微晶展现出优异的机械弹性和可控的曲率特性，其形态和尺寸受光照波长、功率及晶体厚度显著影响。实验表明，365 nm、405 nm和445 nm波长下微晶曲率较高，而470 nm时降低，515 nm无响应，这与材料吸收光谱相对应（图3a）。405 nm光照射下，微晶曲率集中在10–15 mm⁻¹（图3b），且激发功率越高（图3c）或晶体越薄（图3d），曲率越大。微晶厚度与曲率呈负相关（图3e）。分层后延长光照会因光驱动弯曲效应降低曲率，表明需精确控制光照时间以维持目标曲率（图3f）。这些发现为柔性光电器件中微晶形态的精准调控提供了关键参数。

图3.准圆形晶体的可控制备和曲率调控

曲率诱导的光限制作用可显著扩展荧光信号范围并增强光-物质相互作用，为远程荧光检测和光子传感应用提供了新可能。激光共聚焦荧光光谱分析表明，光诱导分层形成的空心圆形微晶与原始平面晶体具有显著不同的光学特性。圆形微晶展现出独特的光场再分布能力：其荧光信号不仅在外围增强，更在无材料的中心区域持续存在，且衰减速率远低于原始晶体。

图4.准圆形晶体的潜在应用

总之，这项研究不仅强调了光诱导分层制备具有非常规形态的微晶的潜力，还揭示了环形有机微晶表现出有趣的结构特性和卓越的柔韧性。这些特性使它们成为光学器件、传感器和刺激响应材料应用的潜在候选者，为柔性有机晶体功能材料的设计和开发奠定了基础。相关研究成果以“Elastic circular organic microcrystals prepared by photoinduced delamination”为题，于5月28日发表在Nature Communications上。（Nat Commun16, 4933 (2025).）

海角社区 博士生丁承德为第一作者，通讯作者为海角社区 张红雨教授。研究工作得到了国家自然科学基金面上基金、吉林省自然科学基金面上基金等项目的支持。

论文链接：10.1038/s41467-025-59670-w